陈建军

日常生活中，中学生每天背着沉重的书包上下学业已成为常态。然而，中学生正处于身体生长发育关键期，如果长期负重行走，容易导致身体肌肉拉伤、关节损伤、脊柱发育异常等，不利于身体健康。笔者通过对中学生不同背包负重下步态特征的研究，探讨负重对中学生步态的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

广州市某中学11名男性中学生。身体健康，无腿部和踝关节损伤史(见表1)。

表1 受试者基本情况一览

1.2 研究方法

1.2.1文献资料法通过查阅相关文献资料，查找相关自然步态及负重下步态特征研究资料，为本研究提供理论依据。

1.2.2访谈法通过对专家的访谈，了解步态相关理论知识，为本研究在研究思路、实验设计等方面提供了理论依据。通过随机选取学生进行访谈，了解他们平时的书包重量及其身体反应状况，为实验选取书包重量提供参考。

1.2.3实验法步态测试设备：Zebris FDM步态分析系统，Long Platform，Platform规格为56cm×608cm，传感器密度为1传感器/cm2，采集频率为100HZ，台式(笔记本)电脑，身高、体重测量仪器。

通过步态测试设备对11名受试者进行自然行走和不同背包负重下行走的步态测试。各测试项目之间间隔1小时，采集受试者步长、步频、跨步长、步速和步态周期(支撑相和摆动相)等运动学参数值。

1.2.4数理统计法通过spss19.0软件对数据进行处理和统计分析，组间采用配对T检验进行分析，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异非常显著。

2 研究结果

2.1 步长

步行时，左、右足跟(或足趾)间的前后距离称为步长。即一足跟(或足趾)着地至对侧足跟(或足趾)着地的平均距离。研究结果显示：与自然行走比较，不同负重行走时左足平均步长、右足平均步长均增加，但没有统计学差异(P>0.05)(见表2)。

2.2 步频

指步行时受试者每分钟迈出的步数，又称步调。研究结果显示：与自然行走比较，不同负重行走时步频加快，呈上升趋势，但没有统计学差异(P>0.05)(见表3)。

2.3 跨步长

指一侧足跟(或足趾)到同侧足跟(或足趾)的距离。研究结果显示：与自然行走比较，不同负重行走时跨步长均增加，但没有统计学差异(P>0.05)(见表4)。

表2 受试者不同负重行走时双足平均步长统计分析

表3 受试者不同负重行走时步频统计分析

表4 受试者不同负重行走时跨步长统计分析

表5 受试者不同负重行走时步速统计分析

2.4 步速

是指行走时单位时间内在行进的方向上整体移动的直线距离，即行走速度。研究结果显示：与自然行走比较，不同负重行走时步速均增加，但没有统计学差异(P>0.05)(见表5)。

2.5 跨步周期

人在步行时，从一侧足跟着地开始到该侧足跟再次着地所经历的时间，构成一个跨步周期。研究结果显示：不同负重行走时受试者的跨步周期没有明显变化，但是,与自然行走相比较，受试者的左足支撑相在不同负重行走时均明显增加(P<0.05)，而右足支撑相在负重5.0kg和6.0kg行走时无明显变化(P>0.05)，在负重7.0kg和8.0kg行走时明显增加(P<0.05)；左足摆动在不同负重行走时均明显下降(P<0.05)，右足摆动相在负重5.0kg和6.0kg行走时无明显变化(P>0.05)，在负重7.0kg和8.0kg行走时明显下降(P<0.05)；左足双支撑相在负重5.0kg行走时无明显变化(P>0.05)，在负重6.0kg、7.0kg和8.0kg行走时明显增加(P<0.05)，右足双支撑相在负重5.0kg、6.0kg行走时无明显差异(P>0.05)，在负重7.0kg行走时明显增加(P<0.05)，在负重8.0kg行走时增加更加显著(P<0.01)(见表6—表9)。

表6 受试者不同负重行走时跨步周期(sec)参数统计值

表7 受试者不同负重行走时支撑相统计分析

表8 受试者不同负重行走时摆动相统计分析

3 讨论

中学生书包重量的增加不仅意味着学业负担的加重，同时提示其身体负荷也在增加。中学生每天背着书包上下学就是负重行走，并且是长期负重行走，势必会迫使学生作出身体姿势调整来保持行走的平衡和稳定，从而引起步态的变化[1]，加重了肌肉骨骼关节的负担，使机体始终处于疲劳状态，容易导致背部肌肉劳损、脊柱弯曲、下肢关节疼痛和腰部损伤等伤病的发生，甚至可对其身体发育造成不可逆转的不良影响。

负重行走是影响步态的重要因素之一。赵功赫等[2]发现，随着负重的增加，受试者行走时的步长、跨步长逐渐减小，同时步频增大而步速减小；而武明等[3]认为，负重后受试者平均步速明显降低，但其步长的变化不明显；王增刚等[4]研究表明，随着负重增加，周期性步频相对增加，步幅减小，而步速变化不明显；在本研究中，受试者在不同负重状态下，其步长、跨步长、步频和步速均与自然行走时没有统计学差异。其原因可能与受试者负重时间短，尚未达到影响步长、步频和步速变化的程度有关。

本研究结果显示：虽然不同负重行走时受试者的跨步周期没有明显变化，但是,与自然行走相比较，随着负重的增加受试者的双足支撑相均明显增加、双足摆动相明显下降、双支撑相明显增加。提示即使短暂的负重时间也会对跨步周期产生明显的影响。人体处于支撑相时具有可靠的稳定性；处于摆动相时具有可控制的屈伸功能。一个跨步周期中，支撑相占60%，摆动相占40%，以保证身体的平衡及良好的步态。研究显示：随着负重的增加，双足支撑相百分比呈上升趋势，而摆动相百分比呈下降趋势[5，6]。为了保持行走的稳定性，人体通常会减少重心在上下方向的摆动幅度，并且在延长支撑相时间的同时膝关节屈曲幅度也明显增加[2]。行走姿势的改变增加了下肢肌肉的工作负荷，打乱了行走时下肢肌肉的运动状态及运动次序，从而改变了行走的行为习惯，对中学生的正常身体发育和良好姿势养成均可造成不良影响。

4 结论

在不同负重状态下，人体的步长、跨步长、步频和步速均与自然行走时比较没有明显变化，但是随着负重的增加人体双足支撑相均明显增加，而双足摆动相明显下降。